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22.11.2016 | Batterie | Nachricht | Onlineartikel

KIT-Forscher simulieren Lithium-Ionen-Batterien

Autor:
Christiane Köllner

Die DFG richtet am KIT ein Graduiertenkolleg zur Simulation von Lithium-Ionen-Batterien ein. Im Rahmen von Simet untersuchen Doktoranden, wie sich Unterschiede im inneren Aufbau von Akkus auswirken.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) richtet am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ein neues Graduiertenkolleg ein: "Simet – Simulation mechanisch-elektrisch-thermischer Vorgänge in Lithium-Ionen-Batterien" startet 2017 und wird für zunächst viereinhalb Jahre gefördert. Dabei arbeiten Nachwuchsforscher im Rahmen interdisziplinärer Doktorarbeiten an der Modellbildung und der Entwicklung numerischer Simulationsmethoden für die in Lithium-Ionen-Batterien ablaufenden, eng miteinander verknüpften mechanisch-elektrisch-thermischen Prozesse.

Vom Partikel bis zur Zelle

Die Arbeiten in Simet sollen sowohl der Multiskalarität der Materialien und Komponenten in Batterien als auch der Multidisziplinarität der in ihnen ablaufenden Vorgänge gerecht werden: Sie befassen sich mit sämtlichen Einheiten von Partikeln innerhalb der mikroporösen Elektroden bis zur kompletten Zelle, mit Größen von wenigen Nanometern bis zu etlichen Zentimetern. Dabei verbinden sie verschiedene Disziplinen wie Verfahrenstechnik, Elektrotechnik, Maschinenbau, Materialwissenschaften, Chemie, Physik und Mathematik.

Die Modelle zielen auf ein breites Spektrum von vor allem ingenieurtechnischen Fragen ab. So sollen sie unter anderem erlauben, das elektrische Betriebsverhalten in einem großen Temperaturbereich zu simulieren, die Wirkung verschiedener innerer Strukturen auf die Leistungsfähigkeit der Zellen aufzeigen und zum Verständnis mechanisch und thermisch induzierter Schädigungseffekte beitragen. Ergänzend zur modellgestützten Simulation biete Simet einen direkten Zugang zu experimentellen Möglichkeiten von der Computertomographie bis zu komplexen elektrochemischen und thermischen Messverfahren. Die Experimente dienen dazu, Parameter zu bestimmen und die Modelle zu validieren.

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Die Hintergründe zu diesem Inhalt

2015 | OriginalPaper | Buchkapitel

Lithiumionen-Batterien

Quelle:
Elektrochemische Speicher

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